KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena atas izinNya penulis dapat menyelesaikan Buku Ajar Pembelajaran Fisika SMA Pengukuran untuk peserta didik Kelas X Fase E. Buku Ajar ini disusun dengan tujuan untuk menunjang proses pembelajaran Fisika SMA/MA yang lebih mudah dan efektif. Materi dalam bahan ajar disusun untuk Konsep Pengukuran dalam Capaian Pembelajaran Fase E yang ada dalam Kurikulum Merdeka. Penyusunan buku ajar ini dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu. Meskipun penulis telah berupaya dengan sungguh-sungguh, namun masih banyak terdapat kekurangan dan keterbatasan karena keterbatasan kemampuan penulis. Sehubungan dengan hal tersebut, penulis mengharapkan masukan/ saran dari berbagai pihak, terutama pihak praktisi (guru) dan peserta didik di sekolah sebagai pengguna buku ajar untuk perbaikan lebih lanjut. Semoga buku ajar ini dapat memberikan manfaat sebagaimana yang diharapkan. Payakumbuh, April 2023 Penyusun i
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR..................................................................................................................................................................i DAFTAR ISI................................................................................................................................................................................ ii PETA KONSEP.........................................................................................................................................................................iii GLOSARIUM............................................................................................................................................................................. iv PENDAHULUAN...................................................................................................................................................................... 1 A. Capaian Pembelajaran.......................................................................................................................................... 1 B. Alur Tujuan Pembelajaran.................................................................................................................................. 2 C. Petunjuk Penggunaan Modul............................................................................................................................. 3 PENGUKURAN ........................................................................................................................................................................ 4 A. Pendahuluan Materi............................................................................................................................................... 4 a. Macam-macam Alat Ukur ..................................................................................................................... 4 b. Besaran ........................................................................................................................................................ 6 c. Satuan ............................................................................................................................................................ 8 d. Dimensi ......................................................................................................................................................... 8 e. Pengukuran ...............................................................................................................................................12 f. Angka Penting .........................................................................................................................................23 g. Notasi ilmiah .............................................................................................................................................26 h. Notasi ilmiah .............................................................................................................................................27 EVALUASI ................................................................................................................................................................................29 A. Soal Evaluasi............................................................................................................................................................29 B. Kunci Jawaban........................................................................................................................................................34 DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................................................................35 PROFIL PENULIS ..................................................................................................................................................................36 ii
PETA KONSEP iii
GLOSARIUM Akurasi : sifat pengukuran yang mendekati nilai sebenarnya Angka penting : angka hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan taksiran Besaran : sesuatu yang ingin diketahui ukurannnya dengan skala satuan tertentu. Besaran pokok : besaran yang sudah ditetapkan dan tidak diturunkan dari besaran lain Besaran turunan : besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok Dimensi : cara penyusunan suatu besaran turunan dari besaran Kalibrasi :pengaturan akurasi suatu alat ukur dengan cara membandingkan alat ukur dengan acuan standar alat ukur tersebut. Mikrometer : satuan panjang yang besarnya satu persejuta meter. Nano : satuan yang menyatakan seperseribu juta bagian. Nanometer : satuan panjang yang besarnya satu perseribu juta meter. Notasi ilmiah :cara menuliskan nilai untuk mengakomodir nilai yang terlalu kecil atau terlalu besar. Paralaks : perubahan kedudukan suatu penglihatan dalam mengamati suatu objek. Pikometer : satuan panjang yang besarnya satu pertriliyun meter. Satuan : pembanding dalam pengukuran yang ditetapkan berdasar acuan tertentu. Sistem internasional (SI) :sistem satuan internasional yang ditetapkan oleh organisasi standar internasional yakni International Bureau of Weights and Measures (BPIM). iv
A. Capaian Pembelajaran PENDAHULUAN Pada akhir fase E, peserta didik mampu untuk responsif terhadap isu-isu global dan berperan aktif dalam memberikan penyelesaian masalah mencakup: mengamati, mempertanyakan dan memprediksi, merencanakan dan melakukan penyelidikan, memproses dan menganalisis data dan informasi, mengevaluasi dan refleksi, mengkomunikasikan hasil dalam bentuk projek sederhana atau simulasi visual menggunakan apilkasi teknologi yang tersedia terkait dengan pengukuran, perubahan iklim dalam pemanasan global, pencemaran lingkungan, dan energi alternatif serta pemanfaatannya. Peserta didik mampu memberi penguatan pada aspek fisika sesuai dengan minat untuk ke perguruan tinggi yang berhubungan dengan bidang fisika. Melalui kerja ilmiahjuga dibangun sikap ilmiah dan profil pelajar pancasila khususnya mandiri, inovatif, bernalar kritis, kreatif dan bergotong royong. 1
2 Alur Tujuan Pembelajaran Tujuan Pembelajaran Pemahaman Sains 10.1 Peserta didik mampu mendeskripsikan gejala alam dalam cakupan keterampilan proses dalam pengukuran pada kegiatan ilmiah dan kegiatan sehari-hari. Keterampilan Proses 12.3. mengamati, mempertanyakan dan memprediksi, merencanakan dan melakukan penyelidikan, memproses dan menganalisis data dan informasi, mengevaluasi dan refleksi, mengkomunikasika n hasil dalam bentuk projek sederhana atau simulasi visual menggunakan apilkasi teknologi yang tersedia terkait dengan pengukuran Setelah mempelajari materi ini, peserta didik diharapkan mampu: 1. mendeskripsikan konsep pengukuran dan besaran dan satuan dengan tepat; 2. mengklasifikasikan macam-macam alat ukur berdasarkan besaran yang diukur dengan tepat; 3. mendeskripsikan alat ukur panjang, massa, dan waktu, mengkomunikasikan hasil pengukuran, dan menampilkan sikap ilmiah yang baik; 4. mendeskripsikan notasi ilmiah dan angka penting dalam pengukuran dan pemanfaataanya dengan benar : 5. mendeskripsikan ketelitian dan ketidakpastian alat ukur yang digunakan dengan benar . B. Alur Tujuan Pembelajn
Sebelum melanjutkan belajar melalui buku ajar ini, sebaiknya bacalah dengan cermat petunjuk penggunaan buku ajar ini! 1. Buku ajar berjudul “Pengukuran” diperuntukan bagi peserta didik kelas X Fase E yang dirancang dengan alokasi waktu 10 x 3 JP (Jam Pelajaran). 2. Pelajari daftar isi buku ajar dengan cermat dan teliti. 3. Pelajari setiap kegiatan belajar ini dengan membaca berulang-ulang sehingga kalian benar-benar paham dan mengerti 4. Jawablah latihan soal dengan tepat kemudian cocokkan hasil jawaban kalian dengan kuncijawaban yang sudah tersedia 5. Untuk mengembangkan kemampuan berpikir kreatif dan kritis, Ananda dapat mengerjakan penugasan mandiri pada kegiatan belajar. Ananda dapat memilih salah satu penugasan pada kegiatan belajar 6. Catatlah kesulitan yang kalian temui dalam buku ajar ini untuk ditanyakan pada guru saat tatap muka. Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi buku ajar agar pengetahuan Ananda bisa bertambah. 7. Kerjakan evaluasi untuk mengetahui sejauh mana ketercapaian materi yang sudah Ananda dapatkan. 8. Lakukan penilaian diri di akhir pembelajaran 3 C. Petunjuk Penggunaan Buku Ajar
A. Pendahuluan Materi Pengukuran telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari aktivitas manusia dalam kehidupan sehari-hari. Seperti pada gambar diatas, aktivitas mengukur tinggi badan balita pada kegiatan posyandu dan mengukur massa cabe menggunakan timbangan sudah biasa kita temukan dalam kehidupan kita sehari-hari. Seperti kita ketahui kegiatan posyandu selalu dilakukan setiap tahunnya terhadap balita untuk melihat bagaimana perkembangan dari balita tersebut. Mulai dari mengukur tingi badan, lingkar kepala, dan juga mengukur massa badan dari sibalita. Selain itu, tentunya bagi kaum perempuan apalagi bagi ibuk-ibuk. Berbelanja merupakan hal yang sangat penting dilakukan. Ada yang berbelanja kebutuhan pokok sehari-hari setiap seminggu sekali dan ada juga yang berbelanja setiap harinya. Bagi ibuk-ibuk yang berbelanja kebutuhan bahan makanan di pasar tradisional tentu kegiatan mengukur bahan pokok menggunakan timbangan tidak asing lagi. Dari membeli ikan, daging, cabe, kentang dan lain sebagainya biasanya akan diukur terlebih dahulu massa dari bahan pokok yang kita beli bukan? 1.1 MACAM-MACAM ALAT UKUR PENGUKURAN (a) (b) Gambar 1. (a) mengukur tinggi badan balita pada kegiatan posyandu (b) Menimbang berat cabe Tentunya dari kita sudah pernah dong melihat atau mengamati orang melakukan pengukuran. Bahkan dari kita sudah banyak yang melakukan langsung kegiatan pengukuran. Namun, pahamkah ananda semua apa itu pengukuran? Pernahkah Ananda memperhatikan alat apa yang digunkana untuk mengukur massa, panjang dan waktu? Nah, dalam pengukuran itu sendiri terdapat berbagai macam alat ukur. Alat ukur ini digunakan sesuai dengan besaran apa yang akan kita gunakan loh!!. Terdapat berbagai macam alat ukur yang dapat kta gunakan dalam kehidupan sehari-hari. 4
a) Neraca O’haus Kegunaan: untuk mengukur massa benda/zat. b) Meteran Kegunaan: untuk mengukur panjang. c) Stopwatch Kegunaan: untuk mengukur waktu. d) Termometer Kegunaan: untuk mengukur suhu tubuh. e) Avometer Kegunaan: untuk mengukur kuat arus dan tegangan listrik f) Luxmeter Kegunaan: untuk mengukur intensitas cahaya. g) Jangka sorong Kegunaan: untuk mengukur diameter, panjang, dan tebal benda. h) Speedometer Kegunaan: untuk mengukur kelajuan kendaraan bermotor. i) Tensimeter Kegunaan: untuk mengukur tekanan darah. j) Gelas berukuran Kegunaan: untuk mengukur volume bahan masakan. 5
1.2 BESARAN Saat ini, orang tua selalu melakukan pengukuran terhadap tinggi anak, karena orang tua tentunya tidak mau anak mengalami stunting. Salah satu hal yang dilakukan untuk memastikan anak tidak terkena stunting yaitu dengan melakukan kegiatan rutin dalam mengukur perkembangan tinggi badan anak. Apa yang diamksud dengan pengukuran? Nah, pengukuran adalah membandingkan ukuran suatu suatu benda yang belum diketahui ukurannya dengan alat yang dianggap sebagai ukuran standar. Hasil dari pengukuran terdiri dari besaran dan satuan. Sekarang, berdasarkan hasil pengukuran tersebut, tuliskan apa besaran dan satuan dari hasil pengukurannya? Gambar 2. Hasil pengukuran tinggi anak (Sumber: https://mommyasia.id/3427/article/begini-caramengukur-tinggi-dan-berat-badan-anakse&source=lmns&bih=649&biw=1366&hl=id&sa= X&ved=2ahUKEwix76-iqsz-AhVQ3MBHeoIBM4Q_AUoAHoECAEQAA ) Berdasarkan gambar 2, besaran yang diukur yaitu adaah panjang. Dimana besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan mempunyai nilai atau dinyatakan dengan angka. Besar yang didapatkan dari suatu pengukuran dikatakan sebagai “ Besaran”. Dalam fisika, besaran terbagi menjadi besaran berdasarkan satuannya dan besaran berdasarkan nilai maupun arah. 1). Besaran berdasarkan satuannya Berdasarkan satuannya, besaran dibedakan menjadi besaran pokok dan besaran turunan. 6 1.2. BESARAN
a). Besaran Pokok Besaran pokok merupakan besaran dasar yang satuannya sudah ditetapkan. Pada tahun 1954- 1971 diterapkan tujuh besaran pokok dan satuannya. Berbagai besaran pokok dan satuannya dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Besaran pokok No Besaran pokok Lambang Satuan Alat Ukur 1 Panjang l Meter (m) Mistar, Jangka Sorong, Mikrometer Sekrup 2 Massa m Kilogram (Kg) Neraca 3 Waktu t Sekon (s) Stopwatch 4 Kuat arus listrik i Ampere (A) Amperemeter 5 Suhu T Kelvin (K) Termometr 6 Intensitas cahaya I Candela (Cd) Luxmeter 7 Jumlah zat n Mol (mol) - b). Besaran Turunan Besaran turunan merupakan turunandari sejumlah besaran pokok. Satuan besaran turunan berdasarkan satuan besaran-besaran peyusunnya. Contoh besaran turunan ditunjukkan dalam Tabel 2. Tabel 2. Besaran turunan Besaran Turunan Besaran Penyusun Lambang Satuan Luas Panjang x lebar m 2 Volume Panjang x lebar x tinggi m 3 Kecepatan Perpindahan : waktu m/s Percepatan Kecepatan : waktu m/s2 Berat Massa x percepatan Kgm/s2 = Newton Gaya Massa x percepatan Kgm/s2 = Newton Usaha Gaya x perpindahan Kg m2 /s2 Daya Energi : waktu Kg m2 /s3 Massa jenis Massa : volume Kg/m3 Momentum Massa : kecepatan Kgm/s Impuls Gaya x perubahan waktu Kgm/s 7
1.3. SATUAN 1.4. DIMENSI 2). Besaran berdasarkan nilai dan arahnya Besaran berdasarkan nilai dan arahnya dibagi mejadi besaran vektor, besaran tensor, besaran skalar. Besaran vektir dan besraan tensor memiliki kesamaan. Keduanya memiliki nilai dan arah. Adapaun perbedaannya yaitu besaran vektor memiliki satu arah, sedangkan besaran tensor memiliki banyak arah. Contoh besaran vektor yaitu perpindahan, kecepatan, percepatan, dan gaya. Contoh dari besaran tensor yaitu regangan, tegangan, dan koefisien gaya gesek. Besaran skalar merupakan besaran yang memiliki nilai, tetapi tidak memiliki arah. Contoh besaran skalar yaitu massa, jarak, dan energi. Satuan merupakan ukuran yang menjadi acuan dari suatu besaran. Terdapat beberapa sistem satuan yang digunakan di dunia, seperti sistem FPS (feet, pound, sekon), CGS (centimeter, gram, sekon), dan MKS (meter, kilogram, sekon). Beberapa negara memiliki kebiasaannya masing-masing dalam penggunaan sistem satuan. Oleh karena itu, masyarakat ilmiah bersama-sama membuat kesepakatan tentang satu sistem satuan baku yang resmi digunakan secara universal. Satuan tersebut adalah Satuan Internasional, dalam bahasa aslinya Systeme International D’ Unites, atau biasa disingkat dengan SI. Dimensi merupakan cara suatu besaran turunan disusun berdasarkan besaran pokoknya. Suatu besaran turunan dapat dinyatakan dalam susunan beberapa besaran pokok yang dapat diketahui dengancara melakukan analisis dimensi. Dimensi dari besaran pokok berupa lambang yang ditulis dengan kurung siku dan huruf kapital tertentu. Tabel 3. Dimensi Besaran Pokok 8
Tabel 4. Dimensi Besaran Turunan Manfaat analisis dimensi a. Menganalisis kesetaraan atau kesamaan dua besaran. Dua besaran fisika akan setara jika keduanya memiliki dimensi yang sama dan keduanya termasuk besaran skalar atau keduanya termasuk besaran vektor. Contoh: Selain digunakan untuk mencari satuan, dimensi juga dapat digunakan untuk menunjukkan kesetaraan beberapa besaran yang terlihat berbeda. Buktikan bahwa besaran usaha (W) memiliki kesetaraan dengan besaran energi kinetik (Ek)! Diketahui: Dimensi usaha (W) = Persamaan energi kinetik = Ditanya : buktikan kesetaraan? Jawab: Dimensi usaha (W) = Angka setengah pada persamaan energi kinetik merupakan bilangan tak berdimensi, sehingga dimensi energi kinetik menjadi sebagai berikut. Dimensi energi kinetik (Ek) = = massa x = [M] x = Jadi, karena nilai dimensi usaha (W) dan energi kinetik (Ek) sama, maka hal ini menunjukkan bahwa usaha memiliki kesetaraan dengan besaran energi kinetik. b. Menganalisis kebenaran suatu persamaan yang menyatakan hubungan antarbesaran. Dalam suatu persamaan terdapat berbagai besaran-besaran yang 9
menyusunnya. Dimensi dapat mengetahui kebenaran hubungan antara besaran-besaran penyusun suatu persamaan. Contoh: Dengan Vt sebagai kecepatan akhir, Vo sebegai kecepatan awal, a sebagai percepatan, dan s sebagai perpindahan. Dimensi ruas kiri: = = Dimensi ruas kanan: = + = + = Dimensi kiri memiliki kesamaan dengan dimensi ruas kanan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa persamaan itu benar. c. Dapat digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran fisika jika kesebandingan besaran fisika tersebut terhadap besaran-besaran fisika lainnya diketahui. Contoh: Perhatikan gerak melingkar horizontal yang ditempuh oleh sebuah batu yang diikat pada ujung seutas tali. Kita anggap bahwa tegang F dalam kawat memiliki kesebandingan dengan besaran besaran berikut: masa batu m, kelajuan v, dan jari-jari lintasan r. Tentukan persamaan gaya tegang dalam kawat (F). Strategi : Kita dapat menulis persamaan gaya tegang dalam kawat menjadi Dengan x, y, dan z adalah pangkat yang tak diketahui dan k adalah tetapan tanpa dimensi. Selanjutnya dengan menggunakan prinsip dimensi ruas kiri=dimensi ruas kanan kita bisa menghitung nilai x, y, dan z dan akhirnya menemukan persamaan untuk gaya tegang dalam kawat. Jawab : Dimensi gaya F adalah , dimensi massa m [M], dimensi kelajuan v , dan dimensi jari-jari r adalah [L]. 10
= = Supaya dimensi ruas kiri=dimensi ruas kanan, pangkat dari [M], [L], [T] di kedua ruas harus sama sehingga diperoleh Pangkat [M] : 1 = x Pangkat [T] : -2 = -y Pangkat [L] : 1 = y + z 1 = 2 + z Maka : x = 1 y = 2 z = -1 Masukkan nilai nilai x, y, dan z di atas ke dalam persamaan sehingga diperoleh persamaan gaya tegang dalam kawat: atau 11 Ayooo asah kemampuanmu!!!! 1. Setelah mempelajari besaran pokok dan besaran turunan beserta satuan dan dimensinya. Silahkan ananda lengkapi tabel 3 dibawah ini Abel 3. Besaran turunan, satuan dan dimensi Besaran turunan Lambang dan rumus Satuan Dimensi Momentum Energi potensial Energi kinetik Impuls Gaya Usaha 2. Coba ananda analisi bersama temanmu kenapa dari beberapa beberapa besaran turunan memilii dimensi yang sama? Kenapa hal tersebut dapat terjadi? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………… Kegiatan 1
1.5. PENGUKURAN Dalam kehidupan sehari-hari tanpa kita sadari sesungguhnya kita tidak pernah luput dari kegiatan pengukuran. Kita membeli minyak goreng, gula, beras, daging, mengukur tinggibadan, menimbang berat, mengukur suhu tubuh merupakan bentuk aktivitas pengukuran. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa pengukuran merupakan bagian dari kehidupanmanusia. Melalui hasil pengukuran kita bisa membedakan antara satu dengan yang lainnya. Pengukuran agar memberikan hasil yang baik maka haruslah menggunakan alat ukur yang memenuhi syarat. Suatu alat ukur dikatakan baik bila memenuhi syarat yaitu valid (sahih) dan reliable (dipercaya). 1. Alat ukur panjang a. Mistar Pada mistar, jarak antara dua goresan yang berdekatan merupakan skala terkecilnya. Umumnya, skala terkecil mistar adalah 1 mm, tetapi ada juga mistar yang skala terkecilnya lebih besar dari 1 mm, misalnya 1 cm. Gambar 3. Cara membaca skala mistar yang tepat Dalam setiap pengukuran dengan menggunakan mistar, usahakan kedudukan pengamat (mata) tegak lurus dengan skala yang akan diukur. Hal ini untuk menghindari kesalahan penglihatan (paralaks). Paralaks yaitu kesalahanyang terjadi saat membaca skala suatu alat ukur karena kedudukan mata pengamat tidak tepat. Contoh mengukur panjang dengan mistar 12 Gambar 4.Mengukur dengan mistar
Jawab: * Panjang karet penghapus A Ujung depan dititik 0 dan ujung belakang di 2 cm lebih 3mm. Jadi panjangnya 2,3 cm. * Panjang karet penghapus B Ujung depan di titik 3 cm dan ujung belakang di 4 cm lebih 7 mm. Jadi panjang karet penghapus B 4,7 cm – 3 cm = 1,7 cm. b. Jangka sorong Jangka sorong memiliki bagian utama yang disebut rahang tetap dimana terdapat skala utama dan rahang geser dimana terdapat skala nonius atau vernier. Nilai skala terkecil jangka sorong bergantung pada pembagian skala nonius yang terdapat pada rahang geser. Umumnya, jangka sorong yang banyak beredar di pasaran saat ini adalah jangka sorong yang memiliki nilai skala terkecil 0,1 mm. Gambar 5. Bagian-bagian jangka sorong 1) Rahang dalam untuk mengukur diameter dalam. 2) Rahang luar untuk mengukur diameter luar. 3) Bagian untuk mengukur kedalaman/tinggi suatu benda. Contoh Pengukuran dengan jangka sorong Gambar 6. Cara pengukuran jangka sorong 13 3 3 2 3 1
Cara Membaca Jangka Sorong 1) Menentukan angka yang di tunjuk pada skala utama yang tepat dibaca sebelum angka 0 (nol) di skala nonius di jangka sorong. 2) Kemudian tentukan skala nonius yang segaris/berhimpit dengan skala utama, dan kalikan dengan ketelitian angkanya. 3) Jumlahkan skala nonius dan juga skala utama Perhitungan : Hasil Pengukuran = Skala Utama + (Skala Nonius x 0,01) cm . c. Mikrometer Sekrup Mikrometer sekrup memiliki skala utama dan selubung luar yang memiliki skala putar sebagai nonius. Skala terkecil dari skala putar 0,01 mm, dengan batas ukur dari 0,01 mm – 0,50 mm 14 Contoh soal Pak Budiman adalah seorang pengrajin kayu. Suatu hari ia diminta oleh Budi untuk membuat sebuah pijakan engrang. Pijakan tersebut terbuat dari kayu yang ukurannya harus pas yaitu setengah dari pegangan engrang sehingga diukur dengan sangat teliti menggunakan jangka sorong. Berikut merupakan hasil pengukuran panjang pijakan oleh Budi Gambar 7. Hasil pengukuran pijakan kayu dari jangka sorong Penyelesaian: Diketahui: Skala utama = 3,1 cm Skala nonius = 9 NST = 0,1 mm Ditanya: Hasil pengukuran? dijawab: Hasil pengukuran = Skala tetap + ( skala nonius× nst ) = 3,1 cm + (9 × 0,1 mm) = 3,1 cm + 0,9 mm = 3,1 cm + 0,09 cm = 3,19 cm
Gambar 8. Bagian-bagian mikrometer sekrup Contoh Pengukuran dengan mikrometer sekrup Gambar 9. Cara pengukuran mikrometer sekrup Cara Membaca Mikrometer Sekrup Gambar 10. Cara membaca mikrometer sekrup 1) Untuk skala utama, dapat dilihat bahwa posisi thimble yang telah melewati angka “5” pada bagian atas. 2) Sedangkan skala utama selanjutnya bisa dilihat pada bagian bawah garis horizontal yang telah melewati 1 strip. 3) 0.5 mm memiliki arti pada bagian ini ditemukan hasil pengukuran 5 + 0.5 mm = 5.5 mm. 4) Pengukuran juga dapat dilakukan dengan prinsip pada setiap 1 strip menandakan jarak 0.5 mm. Hal ini dipengaruhi oleh terlewatinya 5 strip di atas garis horizontal. 15
5) Sedangkan untuk 6 strip di bawah garis horizontal yang digabung dengan 5 strip bisa terbaca dengan total jarak (5+6) x 0.5mm = 5.5 mm 6) Bagian kedua terlihat ada garis horizontal di skala utama berhimpit dengan angka 28 di skala nonius. Angka ini bisa berarti pada skala nonius didapat tambahan panjang 0.28 mm. 7) Pada hasil akhir pengukuran skala mikrometer sekrup pada contoh ini didapat angka 5.5 + 0.28 = 5.78 mm. Untuk hasil ini memiliki ketelitian sebesar 0.01 mm 2. Alat ukur massa 16 Contoh soal Budi adalah seorang siswa di SMAN 8 Padang yang akan mengikuti lomba engreng. Sebelum mengikuti perlombaan Budi meminta ayahnya untuk membuatkan engreng dari bambu. Untuk membuat engreng ini ayah Budi menyuruhnya untuk mengukur diameter bambu yang akan dipakai menggunakan mikrometer sekrup. Berikut ini merupakan hasil pengukuran diameter bambu dengan menggunakan mikrometer sekrup oleh Budi. Gambar 11. Hasil pengukuran bambu menggunakan micrometer sekrup Penyelesaian: Diketahui: Skala tetap = 4,5 mm Skala nonius = 30 NST = 0,01 mm Ditanya: Hasil pengukuran? dijawab: Hasil pengukuran = Skala tetap + ( skala nonius× nst ) = 4,5 mm + (30 × 0,01 mm) = 4,5 mm + 0,30 mm = 4,80 mm
a. Neraca Ohauss Neraca ohauss terdiri atas tiga batang skala. Batang pertama berskala ratusan gram, batang kedua berskala puluhan gram dan batang ketiga berskala satuan gram. Batas ketelitian neraca Ohauss yaitu 0,1 gram. Gambar 12. Neraca Ohauss Cara Membaca Dan Mengukur Skala Hasil Pengukuran Neraca Ohaus Gambar 13. Cara Membaca Dan Mengukur Skala Hasil Pengukuran Neraca Ohaus Skala Lengan Depan = 2,4 gram Skala Lengan Tengah = 500 gram Skala Lengan Belakang = 40 gram + 542,4 gram Dengan demikian, hasil pengukuran yaitu 542,4 gram 17
3. Alat ukur waktu a. Stopwatch Stopwatch merupakan alat ukur waktu yang umum digunakan. Dengan ketelitian 0,1 detik karena setiap skala pada stopwatch dibagi menjadi 10 bagian 18 Contoh soal Budi adalah seorang siswa di SMAN 8 Padang yang akan melakukan pratikum pengukuran massa sebuah balok logam . budi menggunakan neeraca ohaus untuk melakukan pengukuran terhadap massa balok logam tersebut. Setelag balok loganm dilettakkan diatas neaca ohaus. Didapatkan skala lengan depan, tengan dan belakang seperti gambar berikut ini Gambar 16. Hasul pengukuran balok logam menggunakan neraca ohaus Tentukanlah hasil pengukuran dari balok logam tersebut! Penyelesaian: Diketahui: Skala lengan depan = 200 gram Skala lengan tengah 20 gram Skala lengan belakang 1 gram Ditanya: Hasil pengukuran? dijawab: Hasil pengukuran = Skala Lengan Depan = 200 gram Skala Lengan Tengah = 20 gram Skala Lengan Belakang = 1 gram + 221 gram
. (a) (b) Gambar 17. (a) Stopwatch analog dan (b) Stopwatch digital 19 Ayooo diskusikan dan asah kemampuanmu!!!! Untuk membantu pemahaman kalian mengenai materi-materi ini, mari kita lakukan sebuah percobaan sederhana. Pertama-tama duduklah dengan kelompok yang sudah ditetapkan yang terdiri dari 5-6 orang kemudian lakukan percobaan dibawah ini 1. Alat dan Bahan a. Buku c. Neraca ohaus e. Stopwatch b. Koin d. Mistar f. Mikrometer sekrup c. Tabung Reaksi e. Jangka sorong 2. Langkah Kerja a. Mistar 1) Siapkan mistar dan buku 2) Ukurlah panjang buku menggunakan mistar 3) Baca dan catatlah hasil pengukuran yang telah dilakukan 4) Masukkan hasilnya ke dalam tabel 6 5) Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali Kegiatan 2
17 20 Tabel 6. Pengukuran menggunakan mistar Aspek yang diukur Pengukuran keHasil pengukuran (cm) Panjang buku 1 2 3 b. Jangka Sorong 1) Siapkan jangka sorong dan tabung reaksi! 2) Ukurlah diameter luar, diameter dalam dan kedalaman tabung reaksi menggunakan jangka sorong 3) Bacalah skala utama dan skala noniusnya 4) Masukkan hasilnya ke dalam tabel 7 5) Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali. Tabel 7. Data pengukuran menggunakan jangka sorong Aspek yang diukur Pengukura n keNilai skala utama (SU) (cm) Nilai skala Nonius (SN) (cm) Hasil pengukuran Diameter luar 1 2 3 Diameter dalam 1 2 3 Kedalaman 1 2 3 c. Mikrometer Sekrup 1) Siapkan mikrometer sekrup 2) Siapkan beban koin dan buku 3) Ukurlah tebal koin logam dan tebal buku menggunakan mikrometer sekrup 4) Bacalah skala utama dan skala noniusnya 5) Masukkan hasilnya ke dalam tabel 8 6) Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali Kegiatan 2
21 d. Neraca 1) Siapkan neraca Ohauss dan batu! 2) Kalibrasikan/setimbangkan dahulu neraca dengan menempatkan pemberat di skala 0. 3) Letakkan batu pada tempat beban neraca! 4) Geser skala sampai mendapatkan posisi setimbang. Penggeseran di mulai dari skala yang paling besar! (Posisi setimbang ditandai dengan sejajarnya pointer dengan titik nol) 5) Baca skala yang ditunjukkan oleh pemberat pada masing-masing lengan neraca 6) Masukkan hasilnya ke dalam tabel 9 7) Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali Tabel 9. Data pengukuran menggunakan neraca Ohauss Aspek yang diukur Pengukura n keNilai pada lengan 1 (l1) (gram) Nilai pada lengan 2 (l2) (gram) Nilai pada lengan 3 (l3) (gram) Hasil pengukuran (l1 + l2+ l3) (gram) Massa batu 1 2 3 e. Stopwatch 1) Siapkan stopwatch 2) Berjalanlah dari sisi kiri kelas menuju sisi kanan kelas dan kembali lagi ke sisi kiri kelas, 3) Ukurlah waktu yang dibutuhkan untuk dari anda mulai berjalan hingga berhenti dengan menggunakan stopwatch 4) Catatlah skala penunjukan yang terbaca. 5) Masukkan hasilnya ke dalam tabel 10 6) Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali Tabel 10. Data pengukuran menggunakan stopwatch Aspek yang diukur Pengukuran keHasil pengukuran (sekon) Waktu berjalan 1 2 3 Kegiatan 2
22 Kerjakan di buku latihanmu! 1. Pengukuran panjang sebuah pensil dengan mistar ditunjukkan pada gambar berikut.Berdasarkan gambar tersebut berapakah panjang pensil tersebut? 2. Perhatikan gambar di bawah ini! Pengukuran diameter tabung reaksi dengan menggunakan Jangka Sorong ditunjukan pada ganmbar diatas. Berdasarkan gambar tersebut berapakah hasil pengukuran diameter tabung reaksi? 3. Pengukuran tebal satu lembar kertas karton dengan mikrometer sekrup ditunjukkan pada gambar berikut Tebal kertas karton tersebut LATIHAN
1.6. Angka Penting Dalam melakukan kegiatan pengukuran kita memperoleh hasil pengukuran berupa angka. Angka hasil pengukuran tersebut dinamakan angka penting. Ada kalanya angka hasil pengukuran terlalu besar ataupun terlalu kecil. Oleh karena itu, kita dapat menyederhanakan hasil pengukuran tersebut. Hasil pengukuran yang telah kita sederhanakan dinamakan notasi ilmiah. Dalam pengukuran pensil, kita mendapatkan nilai 14,53 cm. Angka 1, 4 dan 5 merupakan angka pasti sedangkan angka 3 merupakan angka taksiran. Angka pasti adalah angka yang tidak diragukan nilainya, sedangkan angka taksiran adalah angka yang masih diragukan nilainya. Gabungan antara angka pasti dan angka taksiran dalam satu kesatuan angka akan membentuk angka penting. Angka penting merupakan semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan satu angka di bagian akhir yang dinamakan dengan angka taksiran. Dalam penggunaan angka penting kita perlu memperhatikan tentang aturan angka penting. a. Aturan-aturan angka penting 1) Semua angka bukan angka nol termasuk angka penting. Contoh : 425,258 (6 angka penting). 23 4. Pengukuran massa benda dengan neraca tiga lengan atau neraca ohauss, ditunjukkan padagambar berikut. Tentukan massa benda tersebut! LATIHAN 1.6. ANGKA PENTING
2) Angka nol yang terletak di antara angka bukan nol termasuk angka penting. Contoh : 250,034 (6 angka penting). 3) Pada angka desimal kurang dari satu angka nol sebelum dan sesudah, bukan termasuk angka penting. Contoh : 0,045 (2 angka penting), 0,35 (2 angka penting). 4) Pada angka desimal lebih dari atau sama dengan 1 angka nol sesudah koma termasuk angka penting. Contoh : 2,000 (4 angka penting), 2000 (4 angka penting). 5) Angka nol yang terletak dibelakang angka bukan nol termasuk angka penting. Contoh : 1,00 (3 angka penting), 0,0200 (3 angka penting). Selain bilangan penting terdapat bilangan eksak. Perbedaan antara bilangan penting dan bilangan eksak: 1) Bilangan penting diperoleh dari hasil pengukuran, sedangkan bilangan eksak diperoleh dengan membilang. 2) Pada bilangan penting jumlah angka penting terbatas sesuai dengan ketelitian alat ukur yang digunakan, tetapi pada bilangan eksak jumlah angka penting tidak terbatas. Agar kita mudah membedakan bilangan penting dan bilangan eksak perhatikan contoh berikut: 1) Skor akhir pertandingan sepak bola piala AFF U-19 tahun 2013 antara Indonesia melawan Thailand 2-1 untuk kemenangan Tim Indonesia. Bilangan 2 dan 1 merupakan bilangan eksak Hal ini disebabkan bilangan tersebut diperoleh dari kegiatan membilang. 2) Tinggi Andi adalah 167 cm. Bilangan 167 merupakan bilangan penting. Hal ini disebabkan bilangan tersebut diperoleh dengan melakukan pengukuran panjang. b. Aturan-aturan pembulatan dalam proses berhitung Aturan aturan pembulatan dalam proses berhitung fisika sebagai berikut: 1) Angka lebih dari 5 dibulatkan ke atas. Contoh: 6, 427 dibulatkan menjadi 6,43 2) Angka kurang dari 5 dibulatkan ke bawah. Contoh: 6,423 dibulatkan menjadi 6,42 3) Angkat cepat = 5 dibulatkan ke atas jika angka sebelumnya ganjil dan dibulatkan ke bawah jika angka sebelumnya genap. Contoh: 5,475 dibulatkan menjadi 5,48 dan 5,645 dibulatkan menjadi 5,64 24
c. Operasi hitungan dalam angka penting Beberapa aturan berhitung yang melibatkan bilangan penting: 1) Hasil penjumlahan atau pengurangan bilangan penting hanya boleh mengandung satu angka taksiran. Contoh : 18.400 g → angka 4 taksiran 4.850 g → angka 0 taksiran + 23.250 g menjadi 23.200 g 2) Hasil perkalian dan pembagian bilangan-bilangan penting memiliki angka penting sebanyak bilangan penting yang memiliki angka penting paling sedikit. Contoh : 3,22 cm (tiga angka penting) 2,1 (dua angka penting) x 6,762 menjadi 6,8 (dua angka penting) 3) Hasil penjumlahan dan pengurangan sertaperkalian dan pembagian antara bilangan penting dan bilangan eksak atau sebaliknya, memiliki angka penting sebanyak angka penting dari bilangan penting. Contoh : 8,95 cm (tiga angka penting) 17 (bilangan eksa) x 152,15 cm menjadi 152 (tiga angka penting) 4) Hasil pemangkatan suatu bilangan penting memiliki banyak angka penting yang sama dengan bilangan penting yang dipangkatkan. Contoh : menjadi 16 (dua angka penting) 5) Hasil menarik akar suatu bilangan penting memiliki banyak angka penting yang sama dengan bilangan penting yang ditarik akarnya. Contoh : (tiga angka penting) 25
Notasi ilmiah atau notasi baku merupakan cara penulisan bilangan secara ilmiah dalam bentuk bilangan sepuluh berpangkat. Pengguna notasi ilmiah ini bertujuan untuk mempermudah penulisan bilangan yang sangat besar atau yang sangat kecil. Dalam notasi ilmiah, angka-angka hasil pengukuran dinyatakan dengan bilangan di antara 1 dan 10 dikalikan dengan bilangan 10 berpangkat. Notasi ilmiah biasa ditulis : Dalam notasi ini, dan n bilangan bulat, a menunjukkan bilangan atau angka penting dan menunjuk orde. Aturan penulisan hasil pengukuran dengan notasi ilmiah sebagai berikut: a. Pindahkan koma desimal sampai hanya tersisa satu angka di kiri. b. Hitunglah banyaknya angka yang dilewati koma desimal dan gunakan angka tersebut sebagai pangkat dari 10. Misal massa bumi sekitar 6.370.000.000.000.000.000.000.000 Kg, ditulis dengan notasi ilmiah Kg. Dalam hal ini 6,37 adalah angka penting dan adalah orde. Contoh lain yaitu besar muatan elektron 0,0000000000000000001602 C, ditulis dengan notasi ilmiah C. Penulisan dengan notasi ilmiah mempunyai manfaat sebagai: a. Mempermudah dalam menentukan banyaknya angka penting yang terdapat pada hasil pengukuran. b. Mempermudah dalam menentukan orde besaran yang diukur. c. Mempermudah dalam melaksanakan perhitungan aljabar. 26 1.7.NOTASI ILMIAH
Bilangan Orde Nama Simbol 1.000.000.000.000.000.000 Eksa E 1.000.000.000.000.000 Peta P 1.000.000.000.000 Tera T 1.000.000.000 Giga G 1.000.000 Mega M 1.000 Kilo k 100 Hekto h 10 Deka da 0,1 Desi d 0,01 Senti c 0,001 Mili m 0,000 001 Mikro 0,000 000 001 Nano n 0,000 000 000 001 Piko p 0,000 000 000 000 001 Emto f 0,000 000 000 000 000 001 Atto a Pengukuran dapat dilakukan satu kali maupun berulang kali. Dalam melakukan pengukuran, Anda diharapkan membuat laporan hasil pengukuran. Laporan hasil pengukuran memuat bentuk penulisan yang tepat untuk pelaporan hasil pengukuran yang telah Anda lakukan. Setiap melakukan pengukuran baik pengukuran tunggal maupun pengukuran berulang terdapat ketidakpastian hasil pengukuran. a. Ketidakpastian pengukuran tunggal Pengukuran tunggal merupakan pengukuran yang dilakukan sekali. Hasil pengukuran tunggal dilaporkan dalam bentuk (x+x,) dengan x sebagai hasil pengukuran tunggal dan x, sebagai ketidakpastian pengukuran tunggal. 27 1.8. KETIDAKPASTIAN
1.5. PENGUKURAN TIDAK LANGSUNG Dalam melakukan pengukuran tunggal, nilai ketidakpastian pengukuran tunggal didapatkan dari setengah ketelitian alat ukur yang digunakan. Sebagai contoh, Anda mengukur panjang pensil menggunakan penggaris. Hasil pengukuran tunggal yang diperoleh sebesar 12,5 cm. Anda mengetahui bahwa skala terkecil dari penggaris sebesar 1 mm atau 0,1 cm. Oleh karena itu, ketidakpastian penggaris sebesar 0,05 cm. Pelaporan hasil pengukuran panjang pensil adalah (12,50 ± 0,05) cm. Besar hasil pengukuran tunggal tidak dituliskan dengan 12,5 melainkan 12,50. Hal ini disebabkan hasil pengukuran ketidakpastian memiliki dua tempat desimal sehingga hasil pengukuran tunggal pun harus memiliki dua tempat desimal. b. Ketidakpastian pengukran berulang Kelemahan dari pengukuran tunggal yaitu rentan terhadap kesalahan. Untuk menghindari kesalahan diperlukan pengukuran secara berulang. Dengan melakukan pengukuran berulang Anda akan mendapatkan hasil yang lebih teliti dan akurat. Hasil pengukuran berulang dilaporkan dalam bentuk (X ± x) dengan i sebagai nilai rata-rata hasil pengukuran dan Ax sebagai ketidakpastian pengukuran berulang. Apabila Anda melakukan pengukuran sebanyak Nkali, Anda akan mendapatkan data berupa x1, x2 x3, .. ., xn. Adapun nilai rata-rata hasil pengukuran dihitung sebagai berikut. Adapun ketidakpastian dalam pengukuran berulang diperoleh dari nilai simpangan baku sebagai berikut: Banyaknya angka penting yang dilaporkan berdasarkan nilai ketidakpastian relatif. Apabila ketidakpastian relatif sekitar 10%, angka penting yang dilaporkan sejumlah 2 angka penting. Apabila ketidakpastian relatif sekitar 1%, angka penting yang dilaporkan sejumlah 3 angka penting. Apabila ketidakpastian relatif sekitar 0,1%, angka penting yang dilaporkan sejumlah 4 angka penting. Adapun ketidakpastian relatif dihitung dengan rumus sebagai berikut: 28.
EVALUASI Setelah mempelajari seluruh kegiatan belajar, maka ujilah pemahaman Anda dengan menyelesaikan evaluasi materi pengukuran . Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Besaran fisika berikut yang termasuk besaran pokok adalah a. Massa, Berat, Jarak, Gaya b. Panjang, Daya, Momentum, Kecepatan c. Kuat Arus, Jumlah Zat, Suhu, Panjang d. Waktu, Energi Percepatan,Tekanan e. Usaha, Intensitas Cahaya, Gravitasi, Gaya Normal 2. Diantara kelompok besaran berikut, yang termasuk kelompok besaran pokok dalam system Internasional adalah …. a. Suhu, volume, massa jenis dan kuat arus b. Kuat arus, panjang, waktu, dan massa jenis c. Panjang, luas, waktu dan jumlah zat d. Kuat arus, intersitas cahaya, suhu, waktu e. Intensitas cahaya, kecepatan, percepatan, waktu 3. Dari kelompok besaran dibawah ini yang hanya terdiri dari besaran turunan saja adalah... a. kuat arus, massa, gaya b. suhu, massa, volume c. waktu, percepatan, momentum d. usaha, momentum, percepatan e. kecepatan, suhu, jumlah zat 29
4) Berikut ini adalah faktor-faktor yang menyebutkan kesalahan pengukuran, kecuali.... a. Ketidakpastian b. Keterbatasan Pengamat c. Kondisi pengukuran Random d. Kesalahan kalibrasi e. Kesalahan sekolah 5) Untuk mengukur diameter dalam sebuah pipa digunakan …. a. mikrometer sekrup b. jangka sorong c. meteran d. mistar e. stopwatch 6) Lani melakukan pengukuran panjang sebuah plat dengan menggunakan jangka sorong, hasil yang diperoleh dari pengukuran tersebut seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini... a. 5,00 cm b. 6,00 cm c. 6,10 cm d. 6,20 cm e. 6,50 cm 7) Hasil pengukuran tebal sebuah uang coin dengan menggunakan mikrometer sekrup di tunjukkan oleh gambar di bawah ini. Tebal coin tersebut adalah... 31
a. 3,25 mm b. 3,50 mm c. 3,75 mm d. 6,50 mm e. 6,75 mm 8) Ketelitian dari jangka sorong dan mikrometer sekrup berturut-turut adalah .... a. 0,01 cm dan 0,01 mm b. 0,001 cm dan 0,001 mm c. 0,05 cm dan 0,05 mm d. 0,005 cm dan 0,005 mm e. 1 mm dan 0,1 mm 9) Seorang siswa diminta untuk menyatakan hasil dari perhitungannya terhadap suatu data percobaanyang menggunakan 4 angka penting. Di antara bilangan-bilangan berikut, yang akan dituliskan oleh siswa tersebut adalah… a. 0,058 b. 0,0580 c. 0,05800 d. 0,058000 e. 0,0580000 10)Bilangan 0,000000024 yang di tuliskan dalam notasi ilmiah adalah… a. 24 x 10;9 b. 2,4 x 10;8 c. 0,2 x 10;7 d. 2,4 x 108 e. 24 x 109 11)Panjang dan lebar suatu lantai berturut-turut adalah 10,68 m dan 5,4 m. Berdasarkan aturan angkapenting, luas lantai tersebut dituliskan… a. 57 2 b. 57,6 2 c. 57,67 2 d. 57,672 2 e. .58 2 32
12) Jika hasil pengukuran yang dihasilkan dengan mistar adalah 4,35, maka penulisan laporan hasilpengukuran yang benar adalah… a. (4,35 ± 0,1 ) cm b. (4,35 ± 0,05 ) cm c. (4,35 ± 0,5 ) cm d. (4,35 ± 0,01) cm e. (4,35 ± 0,04) cm 13) Berikut merupakan cara untuk mengurangi kesalah dalam pengukuran. 1. Menggunakan alat ukur yang lebih teliti 2. Melakukan kalibrasi alat sebelum pengukuran. 3. Melakukan pengukuran berulang. 4. Menggunakan alat ukur yng berbeda. Pernyataan yang benar adalah.. a. 1, 2 dan 3 d. 4 saja b. 1 dan 3 e. semua benar c. 2 dan 4 14) Dimensi ML-1T-2 menyatakan dimensi : ….. a. Gaya b. Energi c. Daya d. Tekanan e. Momentum 15) Rumus dimensi daya adalah … a. ML 2T-2 b. ML 3T-2 c. MLT¯² d. ML²T-3 e. MLT-3 - Jika kalian bersungguh-sungguh, pasti berhasil. – Semoga Sukse 33
1. C 2. D 3. D 4. E 5. B 6. D 7. C 8. A 9. B 10. C 11. B 12. E 13. B 14. D 15. D 34 B. Kunci Jawaban
DAFTAR PUSTAKA Ari, Damari. 2017. Buku Penilaian BUPENA Fisika untuk SMA/MA kelas X. Jakarta: Erlangga. Damari, A. & Handayani, S. (2009). Fisika 1 : Untuk SMA / MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan,Departemen Pendidikan Nasional. Farchani Rosyid, Muhammad, dkk. 2016. Buku Siswa Kajian Konsep Fisika untuk Kelas XI SMA/MA Giancoli, D.C. (2005). Physics. New York: Pretice Hall. Inc. Kamajaya, Ketut, dkk. 2016. Buku Siswa Aktif dan Kreatif belajar Fisika untuk Sekolah menengah Atas/Madrasah Aliyah Kelas XI Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Bandung: Grafindo Media Pratama. Kangenan, M. (2013). Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta: Penerbit Erlangga. Puspaningsih, Ayuk Ratna dkk. 2021. Buku Panduan Siswa Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMA kelas X. Kementrian Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Puspaningsih, Ayuk Ratna dkk. 2021. Buku Panduan Guru Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMA kelas X. Kementrian Kebudayaan, Riset, dan Teknologi 35
PROFIL PENULIS Elsa Imelda merupakan seorang mahasiswi Program Profesi Guru Pra Jabatan Gelombang 1 periode 2022-2023, Universitas Negeri Padang . Lahir pada 07 Januari 1997 di Payakumbuh , Provinsi Sumatera Barat. Sebelumnya, ia telah menyelesaikan studi dan mendapat gelar sarjana Pendidikan Fisika dari Universitas Negeri Padang tahun 2019 lalu. Email [email protected] 36